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航空发动机到底难在哪里？

航空发动机是工业艺术品与光刻机一样都是人类最高技术水平的结晶，以我国的C919为例用的就是美国GE的航空发动机。航空发动机结构由内芯与外层构成，芯内的空气与外层芯外空气比值称之为涵道比，这就像光刻机的精度，涵道比越大就越先进。但是涵道比大就需要大风扇， GE LEAP转速高达每分钟2万转，风扇半径接近2米，一般材料在这么巨大的离心力面前早就散架了。

为了避免散架，有一些办法，比如使用行星齿轮，可以让外部风扇转速降低。但是增加零部件会导致故障率飙升。最好的办法就是改进材料，要求强度够高，质量要尽可能的低，比如钛合金，但是GE首先实现了用碳纤维来做风扇叶片。不过飞行中的鸟一旦撞击到风扇叶片，那么碳纤维也承受不住。 GE于是又在碳纤维边上镶嵌了一层钛合金，非常精妙。

发动机叶片难造是人人皆知的，但到底难在哪里？发动机有外部和内部风扇，二者工况与难点截然不同。外部风扇难在体积大，内部的难点就是如何对空气更好的压缩。以前叶片和叶盘是分开的，这就难免会造成组装后的缝隙，即使缝隙很小也无法忽略， GE牛逼的地方在于搞出了一个专利，把叶片和叶盘合成一个整体。这是一个非常高难的技术，因为叶盘是高速旋转的，叶片重量如果分布不稳定就会导致震动引发危险。 GE的专利并不容易模仿，因为要保证一体成型就需要叶片和叶盘整体一次性搞定，本身叶片就很难造，过去，如果某一个叶片不达标可以再选另一个，但是现在需要一次性保证良品，这就需要极其精密的机床。

接下来的难点是涡喷，难度在于高温，因为这里的温度已经超过了许多合金熔点，能让叶片融化。过去有一种设计方案就是叶片做成空心的，里面注入冷却液。但GE给出了更可靠的答案就是叶片用钛铝合金制造，不但提高了耐温而且重量还减轻了。 【百度|航空发动机到底难在哪里？】

接下来的难点是燃油喷嘴，难度在于如何控制喷油的量。这涉及到燃油成本，此外美国人设计出来后以环保为名就可以卡别人脖子，即使中国的长江发动机已经研发成功，但如果环保指标不达标也不能卖，只能买美国发动机。 GE的喷嘴看上去就像一个分开的水龙头，但内部构造比迷宫还复杂， GE的喷嘴专利技术是公开的，图纸也是现成的，你可以造，但就是造不出来，在喷嘴不同位置上布设不同尺寸的小孔，其内部甚至还有微型螺旋型叶片，比微雕工艺品还要精细一千倍，而所有的设计都是经过精密科学计算和超级计算机模拟才实现的。这就是说你即使知道是怎么做的但也无能为力仿制，因为这需要把一个国家的整体计算机水平和工艺制程技术提升到顶级，与光刻机的制造同样难。 GE成功实现了用3D打印技术实现制造过程，这个零件成为全球最贵也最成功的部件。

中国长江1000在2020年时已经成功突破了碳纤维关口，并且整体叶盘也成功突破，钛合金方面，中国也同样获得突破甚至比美国做的更好，所以中国的发动机貌似已经慢慢追上了美国的最高水平。但实际差距仍然是巨大的，举个例子， TIKTOK用了数年时间才摸索出短视频运营经验，但脸书仅用几个月就模仿成功。所以在航发领域最大的差距是创新，即使我们未来有一天真正做出了和美国GE同样质量的产品，那么下一步向什么方向发展才是考验两国技术水平真正差距的时候，错一步就会导致几十年差距的产生。